KWALIFIKACJA TKO5 - STYCZEŃ 2015

PYTANIE NR 24.
W układzie sterowania przekaźnikiem, którego fragment zamieszczono na rysunku, woltomierz wskazuje wartość napięcia 24 V, co oznacza, że
Ilustracja przedstawia schemat elektryczny związany z układem sterowania przekaźnikiem.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Wskazanie 24 V oznacza, że niemal całe napięcie zasilania odkłada się na gałęzi z tranzystorem, a nie na cewce.
W typowym układzie kluczującym przekaźnik stan nasycenia daje mały spadek napięcia na tranzystorze, natomiast 24 V wskazuje na brak przewodzenia, czyli stan zatkania.

Pełne wyjaśnienie:

W układach sterowania przekaźnikiem tranzystor często pracuje jako klucz: albo przewodzi (stan włączenia), albo nie przewodzi (stan wyłączenia). Kluczowa jest wtedy obserwacja, gdzie odkłada się napięcie zasilania.

Jeżeli woltomierz wskazuje 24 V w miejscu pomiaru pokazanym na fragmencie układu, interpretacja jest taka, że na gałęzi z tranzystorem odkłada się praktycznie całe napięcie zasilania. To jest typowy objaw braku przewodzenia tranzystora, czyli stanu zatkania. W stanie zatkania prąd kolektora/drain praktycznie nie płynie, więc cewka przekaźnika nie jest zasilana prądem roboczym.

Dlaczego nie jest to "stan nasycony"? W stanie nasycenia (dla BJT) lub w stanie pełnego wysterowania (dla MOSFET) element kluczujący ma mały spadek napięcia na sobie. W praktyce napięcie mierzone na tranzystorze w stanie przewodzenia powinno być wyraźnie mniejsze od napięcia zasilania, bo większość napięcia przypada wtedy na cewkę (i/lub rezystancje w obwodzie).

Stwierdzenie "przez cewkę przekaźnika płynie prąd sterowania" jest niezgodne z takim pomiarem: gdyby prąd cewki płynął w wyniku poprawnego wysterowania, układ byłby w stanie przewodzenia, a wskazanie 24 V w typowym punkcie oceny klucza nie byłoby oczekiwane.

Odpowiedź "dioda D1 ma przerwę" także nie wynika bezpośrednio ze wskazania 24 V. Dioda równoległa do cewki służy głównie do tłumienia przepięcia przy wyłączaniu prądu cewki; jej przerwa objawia się zwykle problemami przy wyłączaniu (przepięcia, zakłócenia, uszkodzenia elementów), a nie prostą, jednoznaczną zmianą napięcia w stanie statycznym.

Na egzaminie warto zapamiętać zasadę: w stanie "OFF" napięcie zwykle "stoi" na kluczu, a w stanie "ON" napięcie "idzie" na obciążenie (cewkę), a na kluczu pozostaje niewielki spadek.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Stan zatkania oznacza, że tranzystor praktycznie nie przewodzi prądu w torze mocy, więc cewka przekaźnika nie jest zasilana prądem roboczym. W konsekwencji napięcie zasilania "odkłada się" na elemencie kluczującym lub przerwie w obwodzie, a przekaźnik pozostaje niewzbudzony.
Stan nasycenia (dla BJT) oznacza pełne wysterowanie: tranzystor przewodzi i ma mały spadek napięcia na złączach w torze prądowym. Rozpoznaje się go po tym, że napięcie na tranzystorze jest dużo mniejsze niż napięcie zasilania, a większość napięcia przypada na obciążenie, np. cewkę.
W typowym układzie kluczującym, gdy tranzystor jest wyłączony, prąd nie płynie, więc na obciążeniu nie ma spadku napięcia wynikającego z przepływu prądu. Wtedy miernik często pokazuje pełne napięcie zasilania na gałęzi z kluczem, bo to tam "zatrzymuje się" napięcie.
Najczęściej mierzy się napięcie na cewce przekaźnika, napięcie na elemencie kluczującym (między jego zaciskami w torze prądowym) oraz napięcie sterujące bazą/bramką. Kluczowe jest porównanie: czy napięcie jest na obciążeniu (ON), czy na kluczu (OFF).
Dioda równoległa do cewki tłumi przepięcie indukowane przy wyłączaniu prądu cewki. Zapewnia bezpieczną drogę dla energii zgromadzonej w polu magnetycznym cewki, chroniąc tranzystor i ograniczając zakłócenia elektromagnetyczne w układzie sterowania.
Nie zawsze. W stanie ustalonym (gdy cewka jest po prostu włączona albo wyłączona) dioda może być spolaryzowana zaporowo i nie wpływać na wskazania napięć. Jej uszkodzenie ujawnia się częściej podczas przełączania: pojawiają się przepięcia, zakłócenia lub uszkodzenia elementu kluczującego.
Najpewniej mierzy się prąd (amperomierzem/cęgami) albo spadek napięcia na elementach toru prądowego i porównuje z oczekiwaniami. Jeśli cewka jest zasilana, zwykle występuje na niej napięcie robocze, a na kluczu pozostaje niewielki spadek napięcia (w stanie przewodzenia).
Najczęstszy błąd to nieuwzględnienie, między jakimi punktami wykonano pomiar, i automatyczne wnioskowanie "jest 24 V, więc działa". Drugim błędem jest pomijanie masy/punktu odniesienia oraz traktowanie napięcia jako dowodu przepływu prądu, co nie zawsze jest prawdą.
Tranzystor pozwala sterować cewką przekaźnika z sygnałów o małej mocy (np. z elektroniki sterującej), zapewniając wzmocnienie prądowe i separację funkcjonalną. To ułatwia budowę niezawodnych wyjść wykonawczych oraz umożliwia diagnostykę stanów przez pomiar napięć w punktach testowych.
Ćwicz analizę prostych schematów kluczujących: zasilanie–cewka–tranzystor oraz z diodą zabezpieczającą. Zapamiętaj typową regułę spadków napięć: w stanie OFF napięcie "stoi" na kluczu, a w stanie ON napięcie jest na obciążeniu, a na kluczu spadek jest mały.
info

Około 47% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Źródła:

  • Paul Horowitz, Winfield Hill, "Sztuka elektroniki" – rozdziały o tranzystorach i pracy kluczującej (BJT/MOSFET jako przełącznik)
  • Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, "Mikroelektronika" – część dotycząca tranzystora bipolarnego jako klucza (zatkanie i nasycenie)

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw elektroniki analogowej (tranzystor jako przełącznik)
  • Materiały dydaktyczne z elektrotechniki/elektroniki dla techników (przekaźniki i elementy półprzewodnikowe)
  • Noty aplikacyjne producentów dotyczące sterowania cewkami przekaźników i diod zabezpieczających

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego